LA MATERIA

La materia es cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa. Se compone de atomos y moléculas. La materia se puede clasificar como viva e inerte, es cuantificable, es decir, que se puede medir. La materia esta integrada por atomos (partículas diminutas) que, a su vez, se componen de otros aún mas pequeños, llamadas partículas subatómicas, las cuales  se agrupan para constituir los diferentes objetos. Un atomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y puede entrar en combinación. 


QUIMICA: UNA CIENCIA PARA EL SIGLO XXI
La química esta presente en todo lo que nos rodea y que nos facilita la vida. Muchos de los compuestos y materiales que intervienen en nuestra vida han sido preparados a través de procesos químicos industriales, aunque durante décadas se diseñaron sin tener en cuenta su repercusión en el entorno .Debemos asumir el reto de que estos productos puedan ser preparados a través de procesos no contaminantes. El término Green Chemistry (química sostenible), nacido en 1998, alude al esfuerzo de los químicos para desarrollar procesos y productos que prevengan la contaminación y que sean seguros para los seres humanos y el medio ambiente.

EL ESTUDIO DE LA QUÍMICA
La química es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biología, la farmacia, la medicina, la geología, la ingeniería y la astronomía, entre otros.
La química estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios queésta experimenta durante las reacciones químicas. Los procesos naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, atomos y moléculas) o estructuras microscópicas como cristales y superficies.
Desde el punto de vista microscópico, las partículas involucradas en una reacción química pueden considerarse como un sistema cerrado que intercambia energía con su entorno. En procesos exotérmicos, el sistema libera energía a su entorno, mientras que un proceso endotérmico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energía al sistema que reacciona.


EL MÉTODO CIENTÍFICO

Es una secuencia de pasos que nos permiten explicar hechos o fenómenos de la naturaleza a través de una actividad científica.

Pasos o etapas del método científico

1.-LA OBSERVACIÓN: Es un proceso que nos permite obtener información acerca de los objetos, hechos o fenómenos.

2.-LA HIPÓTESIS: Es una explicación que contesta una pregunta, luego debe ser comprobada para verificar si es correcta o no.

3.-LA EXPERIMENTACIÓN: Servira para comprobar o refutar una hipótesis, contiene variables que deberan ser controladas para luego analizarlas.

4.-ANALISIS DE RESULTADOS: Es el resultado de nuevas observaciones, mediciones o indagaciones a través de un experimento o búsqueda de información en libros, revistas, entrevistas, etc. Ahora, estos datos obtenidos durante la actividad de investigación, tendremos que organizarlos en cuadros graficos,esquemas, diagramas, fotos, etc.

CONCLUSIÓN: Si comprobamos que la hipótesis planteada es verdadera, nuestra conclusión sera VALIDA; en caso de que los hechos investigados no coincidan con la hipótesis, esta sera NO VALIDA, por lo que tendremos que replantear la hipótesis.



CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

1. SUSTANCIA QUÍMICA
Son aquellas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.
1.1. Sustancia Simple: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras mas sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la tabla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se representan mediante su símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad.
1.2. Sustancia Compuesta: Esta compuesta por atomos de elementos diferentes, por lo tanto son susceptibles a descomponerse en otras mas sencillas.

2. MEZCLA
Es la reunión de dos o mas sustancias químicas en cualquier proporción, donde las propiedades de los componentes se conservan, o sea no hay combinación química, son susceptibles a la separación por medios mecanicos o físicos.
Casi todos los cuerpos materiales que nos rodean son mezclas, por lo tanto es muy difícil encontrar sustancias químicamente puras. Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas.
2.1. Mezcla Homogénea o Solución: Es aquella que a simple vista o con ayuda de instrumentos como el microscopio no se puede diferenciar la separación de suscomponentes, constituye una masa homogénea y cualquier porción que se tome tendra la misma composición y propiedades.
2.2. Mezcla Heterogénea: Es aquella que simple vista o con ayuda de instrumentos se diferencia la separación de sus componentes y cualquier porción que se tome tendra composición y propiedades diferentes.


3. ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS: Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias mas simples por medios químicos. El compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o mas elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno.

LOS TRES ESTADOS DE LA MATERIA
La materia se presenta en tres estados principales o formas de agregación principales: sólido, líquido y gaseoso. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua. La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso
1) Estado Sólido: Los sólidos se forman cuando las fuerzas de atracción entre moléculas individuales son mayores que la energía que causa que se separen. Las moléculas individuales se encierran en su posición y se quedan en su lugar sin poder moverse. Aunque los atomos y moléculas de los sólidos se mantienen en movimiento, el movimiento se limita a unaenergía vibracional y las moléculas individuales se mantienen fijas en su lugar y vibran unas al lado de otras. A medida que la temperatura de un sólido aumenta, la cantidad de vibración aumenta, pero el sólido mantiene su forma y volumen ya que las moléculas estan encerradas en su lugar y no interactúan entre sí.

2) Estado Líquido: Los líquidos se forman cuando la energía (usualmente en forma de calor) de un sistema aumenta y la estructura rígida del estado sólido se rompe. Aunque en los líquidos las moléculas pueden moverse y chocar entre sí, se mantienen relativamente cerca, como los sólidos. Usualmente, en los líquidos las fuerzas intermoleculares unen las moléculas que seguidamente se rompen. A medida que la temperatura de un líquido aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales también aumenta. Como resultado, los líquidos pueden circular para tomar la forma de su contenedor pero no pueden ser facilmente comprimidas porque las moléculas ya estan muy unidas. Por consiguiente, los líquidos tienen una forma indefinida, pero un volumen definido.

3) Estado Gaseoso: Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de atracción entre moléculas. Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalmente chocandose. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rapidamente y son libres de circular en cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de las moléculas individuales aumenta. Los gases se expanden parallenar sus contenedores y tienen una densidad baja. Debido a que las moléculas individuales estan ampliamente separadas y pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser facilmente comprimidos y pueden tener una forma indefinida.


PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA
La sustancias en el mundo, tal y como lo conocemos, se caracterizan por sus propiedades físicas o químicas, es decir, cómo reaccionan a los cambios sobre ellas. Las propiedades físicas son aquellas que se pueden medir, sin que se afecte la composición o identidad de la sustancia. Podemos poner como ejemplo, el punto de fusión (ejemplo del agua). También existen las propiedades químicas, las cuales se observan cuando una sustancia sufre un cambio químico, es decir, en su estructura interna, transformandose en otra sustancia, dichos cambios químicos, son generalmente irreversibles. (Ejemplo: formación de agua, huevo cocido, madera quemada). Otro grupo de propiedades que caracterizan la materia son las extensivas e intensivas, las propiedades extensivas se caracterizan porque dependen de la cantidad de materia presente. La masa es una propiedad extensiva, mas materia significa mas masa, ademas, las propiedades extensivas se pueden sumar (son aditivas), el volumen también lo es. Las propiedades intensivas, no dependen de la cantidad de masa, ademas, no son aditivas, tenemos un ejemplo, la densidad, esta no cambia con la cantidad de materia, la temperatura también es una propiedad intensiva.

MEDICIONES
Las mediciones quehacen los químicos se utilizan a menudo en calculos para obtener otras cantidades relacionadas. Existen diferentes instrumentos que permiten medir las propiedades de una sustancia: con la cinta métrica se miden longitudes, mientras que con la bureta, la pipeta, la probeta graduada y el matraz volumétrico se miden volúmenes; con la balanza se mide la masa, y con el termómetro la temperatura.
Estos instrumentos permiten hacer mediciones de propiedades macroscópicas, es decir, que pueden ser determinadas directamente. Las propiedades microscópicas, a escala atómica o molecular, se deben determinar por un método indirecto.

Una cantidad medida suele escribirse como un número con una unidad apropiada. Así, decir que la distancia en automóvil entre Nueva York y San Francisco por cierta carretera es 5.166 no tiene significado. Se debe especificar que la distancia es de 5 166 kilómetros. Lo mismo es valido en la química; las unidades son indispensables para expresar en forma correcta las mediciones.

EL MANEJO DE LOS NÚMEROS
Números excesivamente grandes o muy pequeños
En 1 gr. de H hay 602 200 000 000 000 000 000 000 atomos de H
La masa de un atomo de H es 0,00000000000000000000000166 g

Operaciones:
0,0000000056 x 0,00000000048 = 000000000000000002688
N x 10n
568,762 = 5,68762 x 102
0,00000772 = 7,72 x 10 -6 =772 x 10 -8


Notación científica
Suma y resta:
(7,4 x 103) + (2,1 x 10 3)= 9,5 x 10 3
(4,31 x 10 4) + (3,9 x 10 3) = (4,31 x 10 4) + (0,39 x 10 4) = 4,70 x 10 4
(2,22 x 10-2)-(4,10 x10-3)= (2,22 x 10-2)-(0,41 x 10-2) = =1,81 x 10-2

Multiplicación y división
(8,0 x 10 4) x (5,0 x 10 2) = 40 x 10 6= 4 x 10 7
6,9 x 10 7/ 3,0 x 10 -5= 2,3 x 1012

Cifras significativas
El número de dígitos de una cantidad medida experimentalmente que expresa la precisión con que se conoce una medida. Es una indicación del grado de fiabilidad de la medida. Al usar cifras significativas se sobreentiende que el último digito es cierto.

Normas para establecer el número de cifras significativas
•Todos los dígitos diferentes de cero son cifras significativas.
845 cm = 3 cifras significativas
1,234 kg = 4 cifras significativas

•Los ceros situados entre cifras significativas también lo son.
606 = 3 cifras significativas

•Los ceros situados a la izquierda del primer digito distinto de cero, no es significativo. Solo para ubicar el punto decimal.
0 L= 1 cifra significativa
0,0000349 g= 3 cifras significativas

Normas para establecer el número de cifras significativas
•Si el número es mayor que 1 todos los ceros escritos a la derecha de la coma decimal cuentan como cifras significativas
2,0 mg = 2 cifras
3,040 dm =4 cifras

•Si el número es menor que 1, solo son significativos los ceros que estan al final del número o los que estan entre cifras significativas.
0,090 kg= 2 cifras
0 kg = 4 cifras
0,00420 = 3 cifras

Normas para establecer el número de cifras significativas
Para sumas y restas:
89,332+1,1 = 90,432 1 cifra significativa después de la coma.2,097-0,12 = 1,977 2 cifras después de la coma.
El número de cifras significativas a la derecha de la coma decimal en la operación final esta determinado por el número mas pequeño de cifras significativas a la derecha de la coma decimal en cualquiera de los números originales
Normas para establecer el número de cifras significativas
2,8 x 4,5039= 12,61092 2 cifras significativas
6,85/112,04= 0,0611388789 3 cifras significativas

Multiplicación y división
El número de cifras significativas del producto o cociente resultante esta determinado por el número original que tiene el número mas pequeño de cifras significativas.
2,8 x 4,5039= 12,61092 2 cifras significativas
6,85/112,04= 0,0611388789 3 cifras significativas
Calculos en un solo paso:
•Para redondear un número hasta un cierto punto, se eliminan las cifras que siguen al primero que se conserva, si son menores de 5. Si son mayores a 5 añadimos 1 al digito que le precede.
Redondear para 2 cifras significativas 8,724 8,72
Para calculos en cadena, supongamos en dos pasos:
A= 3,66; B=8,45; D= 2,11
1º paso A x B= C; 2º paso C x D= E
Método 1:
3,66 x 8,45=30,927 30,9
30,9 x 2,11= 65,199 65,2
Método 2:
3,66x 8,45 x 2,11 = 65,25597 65,2
•Ejemplos:
89,332+1,1 = 90,432 1 cifra significativa
2,8 x 4,5039 = 12,61092 2 cifras significativas
2,097-0,12 = 1,977 2 cifras significativas
6,85/112,04 = 0,0611388789 3cifras significativas
Exactitud y precisión:
Exactitud, indica cuan cerca esta una medición del valor real de la medida Precisión, se refiere a cuanto concuerdan dos o mas mediciones de una misma cantidad.

METODO DEL FACTOR UNITARIO PARA LA RESOLUCION DE PROBLEMAS
El método del factor unitario, también denominado analisis dimensional, es el que utilizara en esta asignatura para la resolución de problemas. Se trata de una técnica sencilla, basada en la relación que existe entre las diferentes unidades que expresan la misma cantidad física. Sabemos que la unidad de longitud es el metro y que es distinta de la unidad kilómetro, pero se dice que 1 km es equivalente a 1000 m, y que ambos representan la misma distancia, se la puede expresar como sigue:
1 km = 1000 m o también 1 km = 1.103 m
De acuerdo con esto, podemos inferir que su relación es igual a 1:
1km = 1
1000m

Esta relación que podemos leer como ' 1 km por cada 1000 m', es lo que denominaremos 'factor unitario' (significa igual a uno), ya que el numerador y el denominador estan indicando la misma cantidad. Se puede escribir también como

1000m = 1
1km

Nociones Basicas:
A esta relación la leeremos como '1000 m por cada km' y es también un 'factor unitario'.
Por ello, se puede decir que el recíproco de un factor unitario es también un factor unitario.
Ejemplo: Si queremos saber a cuantos metros equivalen 2,3 km, para esto, debemos convertir km a m, eligiendo un factor unitario quetiene la unidad km en el denominador:
(2,3 km.) (1km) = 2300 m
1000 m

De esta manera determinamos que 2,3 km = 2300 m.
Aquí se observan dos cosas importantes:
1. El factor 1000 m/ 1 km es un factor de conversión (factor unitario).
2. La unidad km se cancela a sí misma. Es decir que para cambiar de una unidad a otra hay que emplear un factor de conversión (factor unitario).
El factor de conversión es una fracción cuyo numerador y denominador son la misma cantidad expresada en diferentes unidades.
Veamos otro ejemplo
Una botella de gaseosa contiene 2,25 L, a cuantos mL equivale?
Para llegar al resultado debemos proceder de la siguiente manera
2,25 L =? mL
Se considera que:
1L = 1000 mL o también 1 L = 1.103 mL
Por lo que:
1L = 1 o 1000ml = 1
1000 ml 1L



Elegimos la relación que tenga L en el denominador y realizamos la conversión:
(2,25 L.)(1000 mL) = 2250 ml
1L

Cuando se trabaja en la resolución de problemas, debemos tener en cuenta los siguientes puntos
Siempre incluir las unidades (pues la medición tiene siempre un N° y una unidad).
Al efectuar los calculos hay que cancelar unidades.
Verificar que la respuesta tenga unidades correctas. Si ello no ocurre, seguramente se realizó alguna operación equivocada.